Astronomie

Neigungsschwingung des Sonnensystems

Neigungsschwingung des Sonnensystems

Ich weiß, dass das Sonnensystem um 62,6° zur Ebene der Galaxie geneigt ist. Ich bin gespannt, ob sich dieser Winkel im Laufe der Zeit ändert, und was sind das Ausmaß und der Zeitrahmen solcher Schwingungen, wenn sie existieren?

Beim Nachdenken gehe ich davon aus, dass eine solche Schwingung eine Änderung des Gesamtdrehimpulses des gesamten Sonnensystems erfordern würde und dies eine kollektive Neuorientierung der Umlaufbahn jedes Planeten, Zwergplaneten, SSSB usw. im Zusammenhang mit der Sonne, dass es unwahrscheinlich ist, dass ein solcher Mechanismus existiert?


Das Gezeitenfeld der Galaxie führt zu einer Schwingung der Ebene sehr breiter Doppelsterne. Der Mechanismus dieser Schwingung ist identisch mit dem Kozai-Lidov-Mechanismus (der einzige Unterschied besteht darin, dass bei KL-Schwingungen das Gezeitenfeld durch die gemittelte Umlaufbahn eines tertiären stellaren Begleiters erzeugt wird).

Wenn Sie jedoch die Zahlen laufen lassen, ist die Zeitskala für diese Schwingungen für jeden der Planeten extrem lang (ich habe vergessen, wie lange genau, aber viel länger als das Alter des Universums). Für Kometen in der Oortschen Wolke ist es etwas kürzer, nur ein paar Milliarden Jahre, weil ihre Umlaufbahnen viel größer sind und daher tendenziell einen größeren Gezeiteneffekt erfahren würden.


Neigung der Planeten

Alle Planeten leiden unter den Launen der Gravitationskräfte im Sonnensystem und benachbarter Planeten. Die Planeten werden auf dem vierdimensionalen Gewebe der Raumzeit "gepuffert", wie auf der Oberfläche eines riesigen Trampolins, das durch die Schwerkraft von Planeten, Sonne und Sternen modifiziert wird. Diese permanente Verformung oder Krümmung der Raumzeit erzeugt die chaotischen Wellen der Schwerkraft. Wenn wir das Sonnensystem von außen betrachten könnten, weit über dem Nordpol der Erde, würden wir sehen, wie die Planeten die Sonne entgegen dem Uhrzeigersinn umkreisen.
Wir sollten beachten, dass die Scheibenrotation der Planeten bemerkenswert eben ist, nur hat Merkur eine geneigte Umlaufbahn relativ zum anderen. Aber Sie sollten nicht bemerken, dass sich die Planeten um sich selbst drehen. Jeder Planet dreht sich um eine andere Rotationsachse. Die axiale Neigung oder Schiefe ist der Winkel zwischen der Rotationsachse eines Planeten und senkrecht zu seiner Bahnebene. Die Planeten gleiten majestätisch auf einer Umlaufbahn um die Sonne und lassen keine Spur von den gravitativen Einschränkungen, die dazu führen, wahrnehmen. Eine Umlaufbahn ist jedoch der Weg, dem ein Planet folgt, um auf die Beschränkungen der Gravitationseffekte mehrerer Himmelskörper, insbesondere der Sonne, zu reagieren. Im Sonnensystem bewegen sich alle Objekte, Planeten, Asteroiden und Kometen in die gleiche Richtung um die Sonne. Aber keine Umlaufbahn ist nicht perfekt kreisförmig oder perfekt koplanar, d. h. auf derselben Ebene um den Äquator des zentralen Objekts. Wenn die Bahnen der Planeten sehr geringe Neigungen gegenüber der Ebene der Ekliptik aufweisen, haben die viel weniger massereichen Körper wie Pluto, Eris, Asteroiden oder Kometen stark geneigte Bahnen zur Ebene.
Umlaufbahnen haben ein Perihel Altgriechisch peri (rund, nah) und hêlios (Sonne). Dies ist der der Sonne am nächsten liegende Punkt auf der Umlaufbahn eines Planeten oder Himmelsobjekts. und Aphelion Altgriechisch Apo (unten) und hêlios (Sonne). Dies ist der am weitesten von der Sonne entfernte Punkt zur Umlaufbahn eines Planeten oder Himmelsobjekts. daher Exzentrizität Die Exzentrizität (e) ist die Differenz zwischen den beiden Abständen Aphel und Perihel. Die Exzentrizität der Erde beträgt 0,01671022. und eine Neigung In der Himmelsmechanik ist die Neigung (i) eines Planeten der Drehwinkel der Ebene seiner Bahn und der Ebene der Ekliptik, also der Ebene der Erdbahn. , ist ein Orbitalknoten mit aufsteigendem Knoten der Schnittpunkt einer Umlaufbahn und einer Referenzebene. Knotenaszendent ist der Punkt in der Umlaufbahn, an dem das Objekt die Ebene von unten nach oben (von Süden nach Norden) durchquert. , ein Frühlingspunkt Auf der Himmelskugel schneiden sich der Äquator und die Ekliptik. Die scheinbare Bewegung der Sonne kreuzt diese beiden Punkte, die als absteigender Knoten und aufsteigender Knoten bezeichnet werden. Wenn die Sonne über den Äquator geht, überquert sie den Frühlingspunkt oder die Frühlings-Tagundnachtgleiche. Der aufsteigende Knoten wird zwischen dem 20. und 22. März überquert, während der Punkt zwischen dem 20. und 22. September überquert wird. und ein Argument für das Perihel In der Himmelsmechanik ist das Argument für das Perihel eine Eigenschaft der Umlaufbahn. Das Argument des Perihels (ω) beschreibt den Winkel zwischen der Richtung des aufsteigenden Knotens und dem Perihel. Sie wird in der Orbitalebene und in Bewegungsrichtung des Körpers gemessen. .
Die Umlaufbahnen von Planeten liegen alle ungefähr in derselben Ebene. Die Bahnebene wird Ekliptik genannt, wir nennen den ekliptischen Großkreis der Himmelskugel, die von der Sonne bei ihrer scheinbaren Bewegung um die Erde durchquert wird. Beschreibt die Erde um die Sonne, eine Umlaufbahn, deren Ebene mit dem Himmelsäquator (der Projektion des Äquators) einen Winkel von 23 ° 27 bildet. Die Sonne scheint einzutreten und die zwölf Tierkreiszeichen zu durchsuchen: Widder, Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe, Jungfrau, Waage, Skorpion, Schütze, Steinbock, Wassermann, Fische. .
Alle Planeten haben Bahnen, die alle ungefähr in der gleichen Ebene liegen, die Ekliptik genannt wird, aber nicht die gleiche Schiefe haben. Diese Rotationsachse steht nie senkrecht zur Bahnebene des Planeten, sondern variiert je nach Planeten in einem Winkel (siehe Bild neben). Im Falle der Erde betrug dieser Winkel am 1. Januar 2013 23°26ཋ,32". Die Neigung der Erdachse verliert in unseren Tagen etwa 0,4686 Zoll pro Jahr.

Diese Neigung während der Bewegung der Umlaufbahn des Planeten verursacht die Abfolge der Jahreszeiten. Im Gegensatz zu allen anderen Planeten des Sonnensystems ist Uranus stark um seine Achse geneigt, ist fast parallel zu seiner Bahnebene (97,77 °), er erweckt den Eindruck, auf der Schiene seiner Bahn zu reiten, indem er abwechselnd seinen Nordpol und den Südpol freilegt von der Sonne. Die Rotation der Venus ist rückläufig, die Neigung ihrer Achse beträgt mehr als 90 °. Wir könnten sagen, dass seine Achse um "-2,64 °" geneigt ist (siehe Bild daneben). Es gibt mehrere Theorien über die Umkehrung der Rotationsrichtung der Venus. Die dicke Atmosphäre der Venus könnte sie bei ihrem Umlauf um die Sonne als Bremse bremsen, um sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.

Anmerkung: Die Rotationsperiode bezieht sich auf die Zeit, die eine Aster (Stern, Planet, Asteroid) für eine Fahrt auf sich selbst benötigt. Die Erdrotation beträgt 86.400 Sekunden. Die zweite ist die Dauer von 9.192.631.770 Perioden der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entspricht (Definition nach dem Internationalen Einheitensystem).

Bild: Alle Bewegungen der Planeten sind unregelmäßig und variieren im Laufe der Zeit, viele kosmische und lokale Ereignisse können ihre Rotationsachse ändern. Die Erde bewegt sich wie ein Kreisel um ihre Umlaufbahn. Das Ende der Achse beschreibt langsam einen Kreis in einer horizontalen Ebene, zum nördlichen Himmelspol ist es die Präzessionsbewegung. Alle Bewegungen der Erde sind unregelmäßig und variieren im Laufe der Zeit, Mikrovariationen aufgrund der Gravitationskräfte von Objekten im Sonnensystem treten kontinuierlich auf, sogar lokale Ereignisse wie Erdbeben wirken sich auf ihre Rotation aus.

Anmerkung: Die Erde bewegt sich wie ein Kreisel um ihre Umlaufbahn. Das Ende der Achse beschreibt langsam einen Kreis in einer horizontalen Ebene, zum nördlichen Himmelspol ist es die Präzessionsbewegung. Ein vollständiger Präzessionszyklus dauert 25.765 Jahre und wird als großes platonisches Jahr bezeichnet. Hinzu kommt die Anziehungskraft von Mond und Sonne, die die Präzession durch das Hinzufügen kleiner Schwingungen mit einer Periode von 18,6 Jahren etwas stört. Dieser Effekt wird Nutation genannt.


Die meisten Planeten auf geneigten Bahnen überqueren die Pole ihrer Sonnen

Ein Planet, der den Stern WASP-79 (dargestellt) umkreist, kreist über und unter den Polen seiner Sonne.

NASA, ESA und L. Hustak/STScI

Teile das:

Die Erde befindet sich auf einem geordneten Weg um die Sonne und kreist in fast derselben Ebene wie der Äquator unseres Sterns. 2008 begannen Astronomen jedoch, Welten in anderen Sonnensystemen zu finden, die weit über und unter der Äquatorebene ihres Sterns segeln.

Nun könnte eine überraschende Entdeckung über diese falschen Welten ihren Ursprung offenbaren: Die meisten von ihnen folgen polaren Umlaufbahnen (SN: 17.06.16). Wenn die Erde eine solche Umlaufbahn hätte, würden wir jedes Jahr den Nordpol der Sonne überqueren, durch ihre Äquatorialebene tauchen und dann unter dem Südpol der Sonne hindurchfahren, bevor wir wieder aufsteigen.

Die Astronomen Simon Albrecht und Marcus Marcussen von der Universität Aarhus in Dänemark und Kollegen analysierten 57 Planeten in anderen Sonnensystemen, für die die Forscher die wahre Neigung zwischen der Umlaufbahn eines Planeten und der Äquatorebene seines Sterns bestimmen konnten. Zwei Drittel der Planeten haben normale Umlaufbahnen, die nicht mehr als 40 Grad geneigt sind, stellte das Team fest. Die anderen 19 Planeten sind falsch ausgerichtet.

Aber die Bahnen dieser fehlausgerichteten Planeten bilden nicht irgendeinen alten Winkel mit dem Äquator ihres Sterns. Stattdessen türmen sie sich um 90 Grad auf. Tatsächlich befinden sich alle außer einem der fehlausgerichteten Planeten auf polaren Umlaufbahnen mit Neigungen von 80 bis 125 Grad, berichten die Astronomen online am 20. Mai unter arXiv.org.

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"Es ist sehr, sehr seltsam", sagt Amaury Triaud, ein Astronom an der University of Birmingham in England, der eine Reihe von falsch ausgerichteten Planeten gefunden hat, aber nicht an der neuen Studie beteiligt war. „Es ist eine wunderschön umgesetzte Idee, und das Ergebnis ist höchst faszinierend“, sagt er. "Es ist so neu und so seltsam."

Das Ergebnis könnte Aufschluss über das größte Geheimnis dieser Planeten geben: wie sie entstanden sind (SN: 18.10.13). Solche Welten waren ein Schock für Astronomen, weil sich Planeten in pfannkuchenförmigen Scheiben aus Gas und Staub bilden, die die Äquatorebenen ihrer Sterne umkreisen. Daher sollten auch Planeten in der Nähe der Äquatorebene ihrer Sonne liegen. In unserem Sonnensystem zum Beispiel ist die Umlaufbahn der Erde nur um 7 Grad von der Sonnenäquatorebene geneigt, und selbst Pluto – den viele Astronomen nicht mehr als Planet bezeichnen – hat eine Umlaufbahn, die nur 12 Grad von dieser Ebene (und 17 Grad von der Erde) geneigt ist Orbitalebene).

„Im Moment sind wir uns nicht sicher, was der zugrunde liegende Mechanismus ist“ oder Mechanismen zur Entstehung falsch ausgerichteter Planeten, gibt Albrecht zu. Was auch immer es ist, es sollte die neu entdeckte Fülle von senkrechten Planeten erklären, sagt er.

Ein möglicher Hinweis, sagt Albrecht, kommt von der einzigen Ausnahme von der Regel: dem einen fehlausgerichteten Planeten in der Stichprobe, der nicht auf einer polaren Umlaufbahn. Dieser Planet ist auch der massereichste in der Stichprobe und hat die Masse zwischen fünf und acht Jupitern. Albrecht sagt, dass dies nur ein Zufall sein könnte – oder es könnte etwas darüber verraten, wie die anderen Planeten falsch ausgerichtet wurden.

In Zukunft hoffen die Astronomen zu verstehen, wie diese eigenwilligen Welten ihre seltsamen Umlaufbahnen erlangt haben. Alle bekannten fehlausgerichteten Planeten kreisen in der Nähe ihrer Sterne, aber ist es wahrscheinlicher als bei normalen, nahen Planeten, dass diese Welten Riesenplaneten in ihrer Nähe haben? Die Wissenschaftler wissen es noch nicht, aber wenn sie eine solche Korrelation finden, haben diese Gefährten diese bizarren Welten möglicherweise irgendwie auf ihre eigentümlichen Planetenbahnen geschleudert.

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Zitate

S. Albrecht et al. Ein Übergewicht von senkrechten Planeten. arXiv:2105.09327. Gepostet am 20. Mai 2021.


Schwingungen und Wellen

Ruslan P. Ozerov , Anatoli A. Vorobyev , in Physik für Chemiker , 2007

2.4.3 Das mathematische Pendel

Ein weiteres Beispiel für harmonische Schwingungen ist das eines mathematischen Pendels. Ein MP, das an einem schwerelosen, nicht gedehnten und idealerweise flexiblen Faden aufgehängt ist, wird als mathematisches Pendel bezeichnet. Betrachten Sie kleine Auslenkungen eines Pendels aus der Gleichgewichtslage, d. h. ξ ≪ l, wo l ist die Länge des mathematischen Pendels. Lassen Sie das Pendel zu einem bestimmten Zeitpunkt die in Abbildung 2.9 dargestellte Position einnehmen. Mit dem zweiten Newtonschen Gesetz kann die Bewegungsgleichung geschrieben werden als

Abbildung 2.9. Ein mathematisches Pendel.

Bei kleinem Pendelwinkelausschlag (ξ/l ≪ 1), Sünde αα und die Rückstellkraft F = –(mg/l)ξ kann als quasi-elastisch angesehen werden. Der die „Steifigkeit“ der quasielastischen Kraft charakterisierende Koeffizient für das mathematische Pendel ist β = mg/l. Einführung dieses Ausdrucks für die Steifigkeit einer quasi-elastischen Kraft in Gl. (2.4.5) und (2.4.6) erhalten wir einen Ausdruck für die zyklische Frequenz und Periode kleiner Schwingungen eines mathematischen Pendels:

Diese Formeln gelten nur für kleine Verschiebungen (ξ ≪ 1), unter welcher Näherung sin αα ist auch gültig. Diese ungefähre Gleichheit wird ausgeführt, wenn angle α ≪ 1. Also zum Beispiel at α = 5° (α ≈ 0,1 rad) ersetzt sin ein durch ein führt zu einer Ungenauigkeit in der Größenordnung von 0,2%. Beim Reduzierwinkel α diese Ungenauigkeit nimmt schnell ab: at α = 1° erreicht er einen unbedeutend kleinen Wert von 0,005%. Im Gegensatz dazu ist es bei größeren Amplituden unmöglich, Schwingungen als harmonisch zu betrachten, und ihre Periode hängt von der Amplitude ab.


Schwingungen an der B-Ring-Kante

Dieser Film, der aus Bildern der NASA-Raumsonde Cassini vom äußeren Rand des Saturn-B-Rings erstellt wurde, zeigt die kombinierten Auswirkungen eines ziehenden Mondes und Schwingungen, die auf natürliche Weise in Scheiben wie Saturnringen und Spiralgalaxien auftreten können.

Der B-Ring ist unten links im Rahmen zu sehen, und sein äußerer Rand variiert mit der Zeit und bewegt sich in dieser Verkettung von 92 Bildern, die jeweils im Abstand von etwa 6 Minuten aufgenommen wurden, über einen Zeitraum von 9 Stunden und 30 Minuten nach innen und außen. Die Cassini-Division, die einst als leer geglaubte Teilung zwischen den Ringen A und B dominiert oben rechts im Bild. Das Huygens Ringlet verläuft in der Mitte des Rahmens von links oben nach rechts unten.

In seiner innersten radialen Entfernung ist der Rand des B-Rings 117.470 Kilometer (72.992 Meilen) vom Zentrum von Saturn entfernt. In seiner äußersten radialen Entfernung ist der Rand des B-Rings 117.670 Kilometer (73.117 Meilen) vom Zentrum von Saturn entfernt. Diese Variationen belaufen sich auf einen Unterschied von 200 Kilometern (ca. 120 Meilen).

Cassini-Wissenschaftler haben festgestellt, dass die komplizierten radialen Variationen in der B-Ringkante durch das Vorhandensein von vier muschelförmigen Mustern verursacht werden, die sich alle unabhängig voneinander um den Ring drehen. Ein Muster mit zwei Keulen ist aufgrund der Gravitationsstörungen des Mondes Mimas vorhanden, die die Umlaufbahnen der Ringteilchen aufgrund einer sich wiederholenden Konfiguration von Teilchen- und Satellitenorbitalpositionen, die als Lindblad-Resonanz bekannt sind, verändern. Dieses Muster bleibt immer in Bezug auf Mimas always fixiert . Die anderen Muster mit einer, zwei bzw. drei Keulen bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um den Ring herum und werden als natürliche Schwingungsmoden des Rings in dieser Umgebung angesehen, die durch einen Prozess angeregt werden, der als "viskose Überstabilität" bekannt ist

Bei diesem Prozess speisen die kleinen, zufälligen Bewegungen der Ringteilchen Energie in eine Welle ein, die sich von einer inneren Grenze nach außen über den Ring ausbreitet, an der äußeren Kante des B-Rings reflektiert (der dadurch verzerrt wird) und dann wandert nach innen, bis es von der inneren Grenze reflektiert wird. Diese kontinuierliche Hin- und Her-Reflexion ist notwendig, damit diese Wellenmuster wachsen und als Verzerrungen am äußeren Rand des B-Rings sichtbar werden.

Durch die Unterstützung dieser sogenannten „selbst&ndashexzitierten&rdquo-Modi verhält sich der äußere Rand des B-Rings so, wie Astronomen glauben, dass sich Spiralgalaxien verhalten. Allerdings sind solche Moden in Galaxien nicht direkt beobachtbar. Cassinis Beobachtungen der äußeren B-Ringkante sind das erste Mal, dass solche großskaligen Moden in einer breiten Materialscheibe in der Natur beobachtet wurden.

Der Film wird zweimal wiederholt. Wenn der Film zum zweiten Mal läuft, die Position der Mimas-Resonanz (mit einer grünen Linie markiert), die Positionen der inneren Grenzen für die einlappige (blau), zweilappige (gelb) und dreilappige (rot) Modi und die Position des mittleren Radius der Außenkante des B-Rings (weiß) werden alle angezeigt.

Die Bilder wurden in die gleiche Betrachtungsgeometrie neu projiziert und um den Faktor zwei vergrößert, um die Sichtbarkeit der Merkmale zu erhöhen. Der Bildmaßstab betrug in den Originalbildern etwa 4 Kilometer pro Pixel. Diese Bilder wurden nicht von kosmischer Strahlung gereinigt, die während der Belichtung auf den Sensor der Kamera traf. Diese kosmischen Strahlen erscheinen als kleine weiße Streifen auf den Bildern.

Diese Ansicht blickt etwa 28 Grad unterhalb der Ringebene zur südlichen, sonnenbeschienenen Seite der Ringe.

Die Bilder wurden im sichtbaren Licht mit der Schmalwinkelkamera der Raumsonde Cassini am 9. April 2007 aufgenommen. Die Ansicht wurde in einer Entfernung von etwa 746.000 Kilometern (464.000 Meilen) vom Saturn und bei einer Sonne-Saturn-Raumsonde oder Phase aufgenommen. Winkel von 15 Grad.

Die Cassini-Huygens-Mission ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der European Space Agency und der Italian Space Agency. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, verwaltet die Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C. Der Cassini-Orbiter und seine beiden Bordkameras wurden am JPL entworfen, entwickelt und montiert. Das Imaging Operations Center befindet sich am Space Science Institute in Boulder, Colorado.


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Rotation der Körper des Sonnensystems

Die Körper des Sonnensystems sind anders. Sie haben unterschiedliche Größen, von großen Planeten bis hin zu kleinen Asteroiden, und Formen. Sie haben eine unterschiedliche Struktur, von Festkörper zu Festkörper mit flüssiger Atmosphäre oder Kern, bis hin zu gasförmigen Körpern, aber alle rotieren. Das Sonnensystem ist ein großes Labor zur Untersuchung der Rotation fester und flüssiger Körper.

Um die Rotation der Körper des Sonnensystems zu bestimmen, werden verschiedene Beobachtungsmethoden angewendet. Sie hängen von der Position des Betrachters und von der Struktur der Körper ab. Zur Bestimmung der Erd- und Mondrotation wurden die genauesten Methoden, Laserentfernung zum Mond und künstliche Satelliten sowie die Very Long Base Radio Interferometry angewendet. Ihre Genauigkeit ist besser als 0,001”, was auf der Erdoberfläche etwa 3 cm entspricht. Radiotracking von künstlichen Satelliten wurde für Erde, Mond, Venus und Mars verwendet. Im Fall von Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto-Charon wurden magnetische bzw. photometrische Beobachtungen verwendet. Ihre Genauigkeit liegt in der Größenordnung von einem Zehntelgrad.


Kinderfreundliche Erde

Unser Heimatplanet Erde ist ein felsiger, terrestrischer Planet. Es hat eine feste und aktive Oberfläche mit Bergen, Tälern, Schluchten, Ebenen und vielem mehr. Die Erde ist etwas Besonderes, weil sie ein Ozeanplanet ist. Wasser bedeckt 70 Prozent der Erdoberfläche.

Die Atmosphäre der Erde besteht hauptsächlich aus Stickstoff und hat viel Sauerstoff zum Atmen. Die Atmosphäre schützt uns auch vor einfallenden Meteoroiden, von denen die meisten zerbrechen, bevor sie die Oberfläche treffen können.

Besuchen Sie den NASA Space Place für weitere kinderfreundliche Fakten.

Oberfläche

Wie Mars und Venus hat die Erde Vulkane, Berge und Täler. Die Lithosphäre der Erde, die die Kruste (sowohl kontinentale als auch ozeanische) und den oberen Mantel umfasst, ist in riesige Platten unterteilt, die sich ständig bewegen. Zum Beispiel bewegt sich die nordamerikanische Platte über das Becken des Pazifischen Ozeans nach Westen, ungefähr mit einer Geschwindigkeit, die dem Wachstum unserer Fingernägel entspricht. Erdbeben entstehen, wenn Platten aneinander vorbeischleifen, übereinander reiten, zu Bergen zusammenstoßen oder sich spalten und trennen.

Der globale Ozean der Erde, der fast 70 Prozent der Oberfläche des Planeten bedeckt, hat eine durchschnittliche Tiefe von etwa 4 Kilometern und enthält 97 Prozent des Wassers der Erde. Fast alle Vulkane der Erde sind unter diesen Ozeanen versteckt. Der Vulkan Mauna Kea auf Hawaii ist von der Basis bis zum Gipfel höher als der Mount Everest, aber das meiste davon befindet sich unter Wasser. Das längste Gebirge der Erde befindet sich auch unter Wasser, am Grund der Arktis und des Atlantiks. Es ist viermal länger als die Anden, Rockies und Himalaya zusammen.

Atmosphäre

Nahe der Erdoberfläche hat die Erde eine Atmosphäre, die aus 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff und 1 Prozent anderen Gasen wie Argon, Kohlendioxid und Neon besteht. Die Atmosphäre beeinflusst das langfristige Klima der Erde und das kurzfristige lokale Wetter und schützt uns vor einem Großteil der schädlichen Strahlung der Sonne. Es schützt uns auch vor Meteoroiden, die meistens in der Atmosphäre verglühen, als Meteore am Nachthimmel zu sehen sind, bevor sie als Meteoriten auf die Oberfläche schlagen können.

Magnetosphäre

Die schnelle Rotation unseres Planeten und der geschmolzene Nickel-Eisen-Kern erzeugen ein Magnetfeld, das der Sonnenwind im Weltraum in eine Tropfenform verzerrt. (Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, die kontinuierlich von der Sonne ausgestoßen werden.) Wenn geladene Teilchen des Sonnenwinds im Magnetfeld der Erde gefangen werden, kollidieren sie mit Luftmolekülen über den Magnetpolen unseres Planeten. Diese Luftmoleküle beginnen dann zu leuchten und verursachen Polarlichter oder das Nord- und Südlicht.

Das Magnetfeld ist es, was dazu führt, dass Kompassnadeln auf den Nordpol zeigen, unabhängig davon, in welche Richtung Sie sich drehen. Aber die magnetische Polarität der Erde kann sich ändern und die Richtung des Magnetfelds umkehren. Die geologischen Aufzeichnungen zeigen den Wissenschaftlern, dass im Durchschnitt etwa alle 400.000 Jahre eine magnetische Umkehr stattfindet, aber der Zeitpunkt ist sehr unregelmäßig. Soweit wir wissen, schadet eine solche magnetische Umkehrung dem Leben auf der Erde nicht, und eine Umkehrung ist für mindestens weitere tausend Jahre sehr unwahrscheinlich. Aber wenn es passiert, werden Kompassnadeln wahrscheinlich einige Jahrhunderte lang in viele verschiedene Richtungen zeigen, während der Wechsel vorgenommen wird. Und nachdem der Wechsel abgeschlossen ist, zeigen sie alle nach Süden statt nach Norden.​

Ringe

Monde

Die Erde ist der einzige Planet, der einen einzigen Mond hat. Unser Mond ist das hellste und bekannteste Objekt am Nachthimmel. In vielerlei Hinsicht ist der Mond dafür verantwortlich, die Erde zu einem so großartigen Zuhause zu machen. Es stabilisiert das Wackeln unseres Planeten, das das Klima über Jahrtausende weniger variabel gemacht hat.

Die Erde beherbergt manchmal vorübergehend Asteroiden oder große Felsen. Sie werden normalerweise einige Monate oder Jahre lang von der Schwerkraft der Erde gefangen, bevor sie in eine Umlaufbahn um die Sonne zurückkehren. Einige Asteroiden befinden sich in einem langen „dquodquo mit der Erde, da beide die Sonne umkreisen.

Einige Monde sind Gesteinsbrocken, die von der Schwerkraft eines Planeten eingefangen wurden, aber unser Mond ist wahrscheinlich das Ergebnis einer Kollision vor Milliarden von Jahren. Als die Erde ein junger Planet war, schlug ein großer Felsbrocken in sie ein und verdrängte einen Teil des Erdinneren. Die resultierenden Brocken verklumpten und bildeten unseren Mond. Mit einem Radius von 1.738 Kilometern ist der Mond der fünftgrößte Mond in unserem Sonnensystem (nach Ganymed, Titan, Callisto und Io).

Der Mond ist weiter von der Erde entfernt, als den meisten Menschen bewusst ist. Der Mond ist durchschnittlich 384.400 Kilometer entfernt. Das bedeutet, dass 30 erdgroße Planeten zwischen Erde und Mond passen könnten.

Potenzial für das Leben

Die Erde hat eine sehr gastfreundliche Temperatur und eine Mischung aus Chemikalien, die das Leben hier ermöglicht haben. Die Erde ist vor allem insofern einzigartig, als der größte Teil unseres Planeten mit Wasser bedeckt ist, da die Temperatur es ermöglicht, dass flüssiges Wasser über längere Zeiträume existiert. Die riesigen Ozeane der Erde boten vor etwa 3,8 Milliarden Jahren einen geeigneten Ort für den Beginn des Lebens.


Caltech-Forscher finden Beweise für einen echten neunten Planeten

Caltech-Forscher haben Beweise für einen riesigen Planeten gefunden, der eine bizarre, stark verlängerte Umlaufbahn im äußeren Sonnensystem verfolgt. Das Objekt, das den Forschern den Spitznamen Planet Neun gegeben hat, hat eine Masse, die etwa 10-mal so groß ist wie die der Erde und kreist im Durchschnitt etwa 20-mal weiter von der Sonne entfernt als Neptun (der die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von 2,8 Milliarden Meilen umkreist). Tatsächlich würde dieser neue Planet zwischen 10.000 und 20.000 Jahre brauchen, um nur eine volle Umlaufbahn um die Sonne zu machen.

Die Forscher Konstantin Batygin und Mike Brown haben die Existenz des Planeten durch mathematische Modellierung und Computersimulationen entdeckt, das Objekt jedoch noch nicht direkt beobachtet.

"Dies wäre ein echter neunter Planet", sagt Brown, Richard und Barbara Rosenberg-Professor für Planetare Astronomie. „Seit der Antike wurden nur zwei wahre Planeten entdeckt, und dies wäre ein dritter. Es ist ein ziemlich beträchtlicher Teil unseres Sonnensystems, der noch zu finden ist, was ziemlich aufregend ist."

Brown notes that the putative ninth planet—at 5,000 times the mass of Pluto—is sufficiently large that there should be no debate about whether it is a true planet. Unlike the class of smaller objects now known as dwarf planets, Planet Nine gravitationally dominates its neighborhood of the solar system. In fact, it dominates a region larger than any of the other known planets—a fact that Brown says makes it "the most planet-y of the planets in the whole solar system."

Batygin and Brown describe their work in the current issue of the Astronomical Journal and show how Planet Nine helps explain a number of mysterious features of the field of icy objects and debris beyond Neptune known as the Kuiper Belt.

"Although we were initially quite skeptical that this planet could exist, as we continued to investigate its orbit and what it would mean for the outer solar system, we become increasingly convinced that it is out there," says Batygin, an assistant professor of planetary science. "For the first time in over 150 years, there is solid evidence that the solar system's planetary census is incomplete."

The road to the theoretical discovery was not straightforward. In 2014, a former postdoc of Brown's, Chad Trujillo, and his colleague Scott Sheppard published a paper noting that 13 of the most distant objects in the Kuiper Belt are similar with respect to an obscure orbital feature. To explain that similarity, they suggested the possible presence of a small planet. Brown thought the planet solution was unlikely, but his interest was piqued.

He took the problem down the hall to Batygin, and the two started what became a year-and-a-half-long collaboration to investigate the distant objects. As an observer and a theorist, respectively, the researchers approached the work from very different perspectives—Brown as someone who looks at the sky and tries to anchor everything in the context of what can be seen, and Batygin as someone who puts himself within the context of dynamics, considering how things might work from a physics standpoint. Those differences allowed the researchers to challenge each other's ideas and to consider new possibilities. "I would bring in some of these observational aspects he would come back with arguments from theory, and we would push each other. I don't think the discovery would have happened without that back and forth," says Brown. " It was perhaps the most fun year of working on a problem in the solar system that I've ever had."

Fairly quickly Batygin and Brown realized that the six most distant objects from Trujillo and Sheppard's original collection all follow elliptical orbits that point in the same direction in physical space. That is particularly surprising because the outermost points of their orbits move around the solar system, and they travel at different rates.

"It's almost like having six hands on a clock all moving at different rates, and when you happen to look up, they're all in exactly the same place," says Brown. The odds of having that happen are something like 1 in 100, he says. But on top of that, the orbits of the six objects are also all tilted in the same way—pointing about 30 degrees downward in the same direction relative to the plane of the eight known planets. The probability of that happening is about 0.007 percent. "Basically it shouldn't happen randomly," Brown says. "So we thought something else must be shaping these orbits."

The first possibility they investigated was that perhaps there are enough distant Kuiper Belt objects—some of which have not yet been discovered—to exert the gravity needed to keep that subpopulation clustered together. The researchers quickly ruled this out when it turned out that such a scenario would require the Kuiper Belt to have about 100 times the mass it has today.

That left them with the idea of a planet. Their first instinct was to run simulations involving a planet in a distant orbit that encircled the orbits of the six Kuiper Belt objects, acting like a giant lasso to wrangle them into their alignment. Batygin says that almost works but does not provide the observed eccentricities precisely. "Close, but no cigar," he says.

Then, effectively by accident, Batygin and Brown noticed that if they ran their simulations with a massive planet in an anti-aligned orbit—an orbit in which the planet's closest approach to the sun, or perihelion, is 180 degrees across from the perihelion of all the other objects and known planets—the distant Kuiper Belt objects in the simulation assumed the alignment that is actually observed.

"Your natural response is 'This orbital geometry can't be right. This can't be stable over the long term because, after all, this would cause the planet and these objects to meet and eventually collide,'" says Batygin. But through a mechanism known as mean-motion resonance, the anti-aligned orbit of the ninth planet actually prevents the Kuiper Belt objects from colliding with it and keeps them aligned. As orbiting objects approach each other they exchange energy. So, for example, for every four orbits Planet Nine makes, a distant Kuiper Belt object might complete nine orbits. They never collide. Instead, like a parent maintaining the arc of a child on a swing with periodic pushes, Planet Nine nudges the orbits of distant Kuiper Belt objects such that their configuration with relation to the planet is preserved.

"Still, I was very skeptical," says Batygin. "I had never seen anything like this in celestial mechanics."

But little by little, as the researchers investigated additional features and consequences of the model, they became persuaded. "A good theory should not only explain things that you set out to explain. It should hopefully explain things that you didn't set out to explain and make predictions that are testable," says Batygin.

And indeed Planet Nine's existence helps explain more than just the alignment of the distant Kuiper Belt objects. It also provides an explanation for the mysterious orbits that two of them trace. The first of those objects, dubbed Sedna, was discovered by Brown in 2003. Unlike standard-variety Kuiper Belt objects, which get gravitationally "kicked out" by Neptune and then return back to it, Sedna never gets very close to Neptune. A second object like Sedna, known as 2012 VP113, was announced by Trujillo and Sheppard in 2014. Batygin and Brown found that the presence of Planet Nine in its proposed orbit naturally produces Sedna-like objects by taking a standard Kuiper Belt object and slowly pulling it away into an orbit less connected to Neptune.


The angle of tilt determines the extremity of seasons for planets in our solar system

I found that the article entitled “Why Earth has 4 seasons” from earthsky.org coincided extremely well with our second conceptual objective, “I can explain how planets have seasons.” In this article, the author, Deanna Conners, discusses how it is a common belief for many people that Earth’s changing distance from the sun causes the changes in the seasons however, as she discusses, this is most definitely not the case. In fact, distance has nothing to do with the “reason for the seasons.” Over a year, the Earth’s tilt remains at a constant angle of 23.5 degrees relative to the plane of Earth’s orbit around the sun. Because of this, Earth’s northern axis is always pointing toward the same direction in space. Although the tilt remains the same, the relative position of our planet’s tilt with respect to the sun does change as Earth orbits the sun. This means that for one half of the year the Northern Hemisphere is facing the sun, and for the other half of the year it is facing away from the sun. Therefore, when the Northern Hemisphere is pointing toward the sun it is summer because the sun’s rays strike that specific part of Earth at a more direct angle, making that region of Earth warmer. Thus, when the Northern Hemisphere is pointing away from the sun it is winter because the sun’s rays strike that specific region of Earth in a much less direct angle, making it cooler. Other planets in the solar system are also tilted at various angles. Conners addresses that the angle of tilt determines how extreme seasons are on the planets. Uranus rotates at 97 degrees and therefore experiences extreme seasons, whereas Venus is tilted at 177.3 degrees, causing it to have very little change in seasons.

This is relevant to what we have been discussing over the past few class periods because through an initial picture comparison of the sun in January and July, and our most recent lecture tutorial, “seasons,” we found out that the Earth’s distance from the sun does not have anything to do with the seasons. We started this conceptual objective by looking at a picture of the sun in two different months as stated above. In the pictures, the sun appears closer to the Earth in January than it does in July. At first, I said that the sun’s distance from the Earth was responsible for the seasons, but these pictures proved me wrong. If distance was really responsible then the sun would be closer in July (summer), rather than in January (winter). After completing the lecture tutorial, we found out that, in all actuality, the two things most directly responsible for the cause of the seasons on Earth are as follows: 1) the intensity of the sun and 2) the amount of hours of sunlight the Earth gets, which all comes back down to the angle of Earth’s tilt.


Schau das Video: Was am Rande des Sonnensystems lauert? (November 2021).